DE10207536A1 - Device for mixing fuel and an oxidizing agent - Google Patents

Device for mixing fuel and an oxidizing agent

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DE10207536A1
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Abstract

Es ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Mischen von Brennstoff und einem Oxidationsmittel zum Gebrauch in einem autothermen Reformer vorgesehen, der Wasserstoff an eine Brennstoffzelle liefert. Die Vorrichtung umfasst einen Mischbehälter, einen ersten Einlass zu dem Mischbehälter zur Bewegung eines gasförmigen Brennstoffes oder Oxidationsmittels durch diesen, einen zweiten Einlass zur Bewegung eines gasförmigen Brennstoffes oder Oxidationsmittels durch diesen und einen Auslass von dem Behälter benachbart des autothermen Reformers. Die Austragsenden der Einlässe sind voneinander und von dem Auslass beabstandet, der in der Nähe eines POX-Reaktors vorgesehen ist, der die Mischung aus Brennstoff und Oxidationsmittel, die den Mischbehälter verlässt, verbrennt. Der erste Einlass besteht aus einer Platte mit einer Vielzahl von Rohren, die sich davon erstrecken und durch welche der Brennstoff oder das Oxidationsmittel läuft. Die Rohre erstrecken sich in den Mischbehälter und in Richtung des Auslasses des Behälters, so dass der Brennstoff solange nicht in Kontakt mit dem Oxidationsmittel kommt, bis der gasförmige Brennstoff oder das Oxidationsmittel von den Enden der Rohre ausgetragen wird, wodurch der Brennstoff mit dem Oxidationsmittel in dem gasförmigen Zustand vor einem Leiten zu dem POX-Reaktor gemischt wird.An apparatus and method for mixing fuel and an oxidizer for use in an autothermal reformer that provides hydrogen to a fuel cell is provided. The apparatus includes a mixing tank, a first inlet to the mixing tank for moving a gaseous fuel or oxidizer therethrough, a second inlet for moving a gaseous fuel or oxidizer therethrough, and an outlet from the tank adjacent to the autothermal reformer. The discharge ends of the inlets are spaced from each other and from the outlet which is provided in the vicinity of a POX reactor which burns the mixture of fuel and oxidant leaving the mixing tank. The first inlet consists of a plate with a plurality of tubes extending therefrom and through which the fuel or oxidant passes. The tubes extend into the mixing container and toward the outlet of the container so that the fuel does not come into contact with the oxidant until the gaseous fuel or oxidant is discharged from the ends of the tubes, causing the fuel to oxidize in is mixed into the gaseous state prior to being directed to the POX reactor.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft Brennstoffprozessoren zur Lieferung von Wasserstoff an Brennstoffzellen und insbesondere das Mischen von Brennstoff und einem Oxidationsmittel zum Gebrauch in einem auto­ thermen Reformer.The present invention relates to fuel processors for the delivery of Hydrogen on fuel cells and especially the mixing of Fuel and an oxidizer for use in an automobile thermal reformers.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Eine Brennstoffzelle ist eine elektrochemische Vorrichtung zur kontinuier­ lichen Umwandlung von Chemikalien - einem Brennstoff und einem Oxidationsmittel - in elektrischen Gleichstrom. Sie besteht aus zwei elekt­ risch leitfähigen Elektroden, die durch ein ionenleitendes Elektrolyt ge­ trennt sind, wobei Vorkehrungen für die kontinuierliche Bewegung von Brennstoff, Oxidationsmittel und Reaktionsprodukt in die Zelle und aus der Zelle vorgesehen sind. Brennstoffzellen unterscheiden sich von Batte­ rien darin, dass Elektrizität aus chemischen Brennstoffen erzeugt wird, die diesen nach Bedarf zugeführt werden, so dass ihre Betriebslebensdau­ er theoretisch unbegrenzt ist. Brennstoff wird an der Anode (negative Elektrode) oxidiert, wobei Elektronen an eine externe Schaltung abgege­ ben werden. Das Oxidationsmittel nimmt Elektronen von der Anode auf und wird an der Kathode reduziert. Simultan mit der Übertragung von Elektronen vervollständigt ein Ionenstrom in dem Elektrolyt die Schal­ tung. Die Brennstoffe liegen im Bereich von Wasserstoff und kohlenstoff­ haltigen Materialien bis zu Redox-Verbindungen, Alkalimetallen und biochemischen Materialien. Brennstoffzellen auf Grundlage von Wasser­ stoff und Sauerstoff besitzen als eine Primärenergiequelle eine bedeutsame Zukunft. Zellen dieses Typs werden derzeit zum Gebrauch als eine Ener­ giequelle für Elektrofahrzeuge entwickelt, wobei der Wasserstoff aus Me­ thanol, Benzin, Dieselkraftstoff oder dergleichen abgeleitet wird.A fuel cell is an electrochemical device for continuous use chemical conversion - one fuel and one Oxidizing agents - in electrical direct current. It consists of two elect rically conductive electrodes, which are formed by an ion-conducting electrolyte are separated, taking precautions for the continuous movement of Fuel, oxidant and reaction product in and out of the cell the cell are provided. Fuel cells are different from Batte that electricity is generated from chemical fuels, which are fed to them as needed, so that their operating life it is theoretically unlimited. Fuel is at the anode (negative Electrode) oxidized, whereby electrons are given to an external circuit be. The oxidant picks up electrons from the anode and is reduced at the cathode. Simultaneously with the transfer of Electrons complete an ion current in the electrolyte the scarf  tung. The fuels are in the range of hydrogen and carbon containing materials up to redox compounds, alkali metals and biochemical materials. Fuel cells based on water Substance and oxygen are important sources of primary energy Future. Cells of this type are currently in use as an ener Energy source for electric vehicles developed, the hydrogen from Me ethanol, gasoline, diesel fuel or the like is derived.

Brennstoffzellen, wie beispielsweise PEM-Brennstoffzellen, sind für viele Anwendungen vorgeschlagen worden, die beispielsweise elektrische An­ triebsanlagen umfassen, um Verbrennungsmotoren zu ersetzen. PEM- Brennstoffzellen sind in der Technik gut bekannt und umfassen eine "Membranelektrodenanordnung" (auch bekannt als MEA), die einen dün­ nen protonendurchlässigen Festpolymermembranelektrolyten umfasst, der auf einer seiner Seiten eine Anode und auf der gegenüberliegenden Seite eine Kathode aufweist. Die Festpolymerelektrolyten bestehen typi­ scherweise aus Ionentauscherharzen, wie beispielsweise perflorierter Sulfonsäure. Die Anode/Kathode umfasst typischerweise fein unterteile katalytische Partikel (oftmals auf Kohlenstoffpartikeln getragen) gemischt mit protonenleitfähigem Harz. Die MEA ist zwischen einem Paar elektrisch leitfähiger Elemente schichtartig angeordnet, die (1) als Stromkollektoren für die Anode und Kathode dienen und (2) Kanäle zur Verteilung der gasförmigen Reaktanden der Brennstoffzelle über die Oberflächen der jeweiligen Anode und Kathode umfassen. Bei PEM-Brennstoffzellen ist Wasserstoff der Anodenreaktand (d. h. Brennstoff) und Sauerstoff ist der Kathodenreaktand (d. h. Oxidationsmittel). Fuel cells, such as PEM fuel cells, have been proposed for many applications that include, for example, electrical power plants to replace internal combustion engines. PEM fuel cells are well known in the art and include a "membrane electrode assembly" (also known as MEA) that includes a thin proton permeable solid polymer membrane electrolyte having an anode on one side and a cathode on the opposite side. The solid polymer electrolytes typically consist of ion exchange resins, such as, for example, perfluorinated sulfonic acid. The anode / cathode typically comprises finely divided catalytic particles (often carried on carbon particles) mixed with proton-conductive resin. The MEA is sandwiched between a pair of electrically conductive elements that ( 1 ) serve as current collectors for the anode and cathode and ( 2 ) include channels for distributing the gaseous reactants of the fuel cell over the surfaces of the respective anode and cathode. In PEM fuel cells, hydrogen is the anode reactant (ie fuel) and oxygen is the cathode reactant (ie oxidant).

Bei Kraftfahrzeuganwendungen ist es erwünscht, einen über Kohlenstoff gebundenen wasserstoffhaltigen Brennstoff (beispielsweise Methan, Ben­ zin, Methanol, etc.) zu verwenden. Derartige flüssige Brennstoffe sind insbesondere als Quelle für den Wasserstoff, der von der Brennstoffzelle verwendet wird, infolge ihrer einfachen Speicherung an Bord und der Existenz und Verfügbarkeit einer breiten Infrastruktur von Tankstellen vorteilhaft und erwünscht, die derartige Flüssigkeiten geeignet und be­ quem liefern können. Diese Brennstoffe müssen aufgespalten werden, um ihren Wasserstoffgehalt zur Belieferung der Brennstoffzelle freizugeben. Die Aufspaltungsreaktion wird in einem sogenannten "Primärreaktor" erreicht, der der erste in einer Serie von Reaktoren ist, die der Brennstoff­ prozessor umfasst. Andere Reaktoren in dem Brennstoffprozessor dienen dazu, CO von dem Wasserstoff zu entfernen, das von dem Primärreaktor erzeugt wird. Ein derartiger bekannter Primärreaktor für Benzin ist bei­ spielsweise ein zweistufiger chemischer Reaktor, der oftmals als ein "au­ tothermer Reformer (autothermal reformer)" bezeichnet ist. In einem auto­ thermen Reformer (ATR) werden Benzin und Wasserdampf (d. h. Dampf) mit Luft gemischt und nacheinander durch zwei Reaktionsabschnitte geführt, d. h. einen ersten "Partialoxidationsabschnitt" (POX-Abschnitt) und einen zweiten Dampfreformierungsabschnitt (SR-Abschnitt). In dem POX-Abschnitt reagiert das Benzin unter Verwendung eines offenen Flam­ menbrenners (open flameor) oder eines Katalysators exotherm mit einer unterstöchiometrischen Menge an Luft, um Kohlenmonoxid, Wasserstoff und niedrigere Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise Methan, zu erzeu­ gen. Die heißen POX-Reaktionsprodukte zusammen mit dem Dampf, der mit dem Benzin eingeführt wird, gelangen in einen SR-Abschnitt, in welchem die niedrigeren Kohlenwasserstoffe und ein Anteil des Kohlen­ monoxids mit dem Dampf reagieren, um ein Reformatgas zu erzeugen, das grundsätzlich Wasserstoff, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid umfasst. Die SR-Reaktion ist endotherm, erhält aber ihre erforderliche Wärme entweder von der Wärme, die in dem exothermen POX-Abschnitt erzeugt und in Richtung des SR-Abschnittes durch den Abfluss des POX-Abschnittes geführt wird, oder von anderen Teilen des Brennstoffzellensystems (bei­ spielsweise von einem Brenner). Ein derartiger autothermer Reformer ist in der internationalen Patentveröffentlichung Nr. WO 98/08771 beschrie­ ben, die am 05. März 1998 veröffentlicht wurde.In automotive applications, it is desirable to have one over carbon bound hydrogen-containing fuel (for example methane, Ben zin, methanol, etc.) to use. Such liquid fuels are especially as a source of hydrogen from the fuel cell is used due to its easy storage on board and the Existence and availability of a wide infrastructure of petrol stations advantageous and desirable that such liquids are suitable and be can deliver quem. These fuels need to be broken down to release their hydrogen content to supply the fuel cell. The splitting reaction is carried out in a so-called "primary reactor" achieved, which is the first in a series of reactors that fuel processor includes. Other reactors serve in the fuel processor to remove CO from the hydrogen from the primary reactor is produced. Such a known primary reactor for gasoline is at for example a two-stage chemical reactor, often referred to as an "au tothermal reformer (autothermal reformer) ". In an auto thermal reformers (ATR) become gasoline and water vapor (i.e. steam) mixed with air and successively through two reaction sections led, d. H. a first "partial oxidation section" (POX section) and a second steam reforming section (SR section). By doing POX section reacts to gasoline using an open flame menbrenners (open flameor) or a catalytic converter exothermic with a substoichiometric amount of air to carbon monoxide, hydrogen and lower hydrocarbons such as methane The hot POX reaction products together with the steam that with which gasoline is introduced get into an SR section, in which is the lower hydrocarbons and a share of coal monoxides react with the steam to produce a reformate gas that  basically includes hydrogen, carbon dioxide and carbon monoxide. The SR reaction is endothermic but either receives its required heat of the heat generated in and in the exothermic POX section Direction of the SR section through the drain of the POX section out, or from other parts of the fuel cell system (at for example from a burner). Such an autothermal reformer is in International Patent Publication No. WO 98/08771 ben, which was published on March 5th, 1998.

Unterstromig des ATR wird das Kohlenmonoxid, das in dem SR-Abfluss enthalten ist, entfernt oder zumindest auf sehr niedrige Konzentrationen (d. h. weniger als etwa 20 ppm) verringert, die für den Anodenkatalysator in der Brennstoffzelle nicht toxisch sind. Zu diesem Zweck sind Brenn­ stoffprozessoren bekannt, die den SR-Abfluss von CO dadurch reinigen, dass dieser zunächst einer sogenannten "Wasser-Gas-Shift"-Reaktion (d. h. CO + H2O → CO2 + H2) unterzogen wird und danach mit Sauerstoff (d. h. als Luft) in einer sogenannten "Reaktion mit selektiver/bevorzugter Oxidation" (d. h. CO + ½ O2 → CO2) reagiert wird. Das von CO gereinigte, H2-reiche Reformat wird anschließend an die Brennstoffzelle geliefert.Downstream of the ATR, the carbon monoxide contained in the SR effluent is removed or at least reduced to very low concentrations (ie less than about 20 ppm) that are not toxic to the anode catalyst in the fuel cell. For this purpose, fuel processors are known which clean the SR outflow of CO by first subjecting it to a so-called "water-gas shift" reaction (ie CO + H 2 O → CO 2 + H 2 ) and then with oxygen (ie as air) in a so-called "reaction with selective / preferred oxidation" (ie CO + ½ O 2 → CO 2 ). The H 2 -rich reformate cleaned from CO is then delivered to the fuel cell.

Für einen wirksamen Betrieb eines ATR ist es sehr vorteilhaft und er­ wünscht, wenn der gasförmige Brennstoff und das gasförmige Oxidati­ onsmittel vor einem Eintritt in den POX-Abschnitt vollständig gemischt werden. Es ist auch insbesondere wichtig, dass die Mischung infolge der Anwesenheit von Oxidationsmittel in der erwärmten Umgebung oberstro­ mig des POX nicht vorzeitig zu brennen beginnt. Die vorliegende Erfin­ dung ist auf eine Verbesserung des Mischens von Brennstoff und Oxidati­ onsmittel gerichtet, die an einen POX-Reaktor geliefert werden, um so ein vorzeitiges Brennen oder Entflammen der Mischung zu verhindern, bevor diese in den POX-Reaktor eintritt, und dadurch die Bildung von Kohlen­ stoffpartikeln (d. h. Ruß) oberstromig des POX zu beseitigen.For effective operation of an ATR, it is very beneficial and he wishes if the gaseous fuel and the gaseous oxidati Onsmittel completely mixed before entering the POX section become. It is also particularly important that the mixture is a result of the Presence of oxidizing agent in the warmed environment mig of the POX does not start to burn prematurely. The present inven is to improve the mixing of fuel and oxidati onsmittel, which are supplied to a POX reactor, so a  Prevent premature burning or ignition of the mixture before this enters the POX reactor, and thereby the formation of coal remove particulate matter (i.e., soot) upstream of the POX.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen POX-Reaktor vorzu­ sehen, der einen Mischbehälter an seinem Einlass aufweist, um Brenn­ stoff und Oxidationsmittel dadurch zu mischen, dass entweder Brennstoff oder Oxidationsmittel in den Behälter an einem ersten Ort eingeführt wird und anschließend der andere aus Brennstoff oder Oxidationsmittel an einem zweiten Ort eingeführt wird, der ausreichend unterstromig des ersten Ortes angeordnet ist, damit die Mischung in dem Behälter nicht rezirkuliert, sondern vielmehr direkt unverbrannt zu dem Ausgang des Behälters gelangt. Der Brennstoff (oder das Oxidationsmittel) verlässt den Einlass von einer Vielzahl eng beabstandeter Rohre, die sich gut un­ terstromig dazu, wo das Oxidationsmittel (oder der Brennstoff) in den Mischbehälter eingeführt wird, und in der Richtung des POX-Reaktors erstrecken, wodurch die Zeitdauer verringert wird, während der der gas­ förmige Brennstoff dem Oxidationsmittel in dem Mischbehälter ausgesetzt ist, bevor die Mischung in den POX-Reaktor gelangt, wodurch ein vorzeiti­ ges Brennen des Brennstoffes und folglich eine Rußbildung im wesentli­ chen verhindert wird.It is an object of the present invention to provide a POX reactor see that has a mixing container at its inlet to burn Mix substance and oxidant by either fuel or oxidizing agent is introduced into the container at a first location and then the other from fuel or oxidant a second place is introduced, which is sufficiently downstream of the First place is arranged so that the mixture in the container is not recirculated, but rather directly unburned to the exit of the Container arrives. The fuel (or the oxidizing agent) leaves the Intake from a variety of closely spaced tubes that fit well terstromig to where the oxidant (or fuel) in the Mixing container is inserted, and in the direction of the POX reactor extend, reducing the amount of time during which the gas shaped fuel exposed to the oxidant in the mixing container is before the mixture enters the POX reactor, causing a premature Total burning of the fuel and consequently soot formation Chen is prevented.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Es ist eine Vorrichtung beschrieben, um Brennstoff und ein Oxidations­ mittel zur Lieferung an einen ATR zu mischen, der Wasserstoff für eine Brennstoffzelle vorsieht. Die Vorrichtung umfasst einen Mischbehälter mit einem ersten Einlass zur Bewegung eines gasförmigen Brennstoffes (oder Oxidationsmittels) durch diesen und einem zweiten Einlass zur Bewegung von gasförmigem Oxidationsmittel (oder Brennstoff) durch diesen, wobei die Einlässe voneinander in der Richtung der Strömung durch den Behäl­ ter beabstandet sind, und mit einem Auslass, der von den Einlässen beabstandet und benachbart eines POX-Reaktors angeordnet ist, der die Mischung aus Brennstoff und Oxidationsmittel, die den Mischbehälter verlässt, teilweise verbrennt. Der erste Einlass umfasst eine Platte mit einer Vielzahl von Rohren, die sich von dieser erstrecken und durch wel­ che der Brennstoff und das Oxidationsmittel gelangt. Die Rohre erstrecken sich in den Mischbehälter, um so Brennstoff (oder Oxidationsmittel) un­ terstromig des zweiten Einlasses und in der Nähe des Auslasses des Be­ hälters auszutragen, so dass der Brennstoff solange nicht in Kontakt mit dem Oxidationsmittel kommt, bis der gasförmige Brennstoff (oder das Oxidationsmittel) aus den Rohren austritt, wodurch der Brennstoff mit dem Oxidationsmittel in dem gasförmigen Zustand kurz vor dem Übergang in den POX-Reaktor (beispielsweise in das Katalysatorreaktionsbett eines katalytischen POX-Reaktors) gemischt wird.An apparatus is described for fuel and an oxidation to mix for delivery to an ATR, the hydrogen for a Provides fuel cell. The device also includes a mixing container a first inlet for moving a gaseous fuel (or  Oxidant) through this and a second inlet for movement of gaseous oxidant (or fuel) through it, whereby the inlets from each other in the direction of flow through the container are spaced apart, and with an outlet that is from the inlets spaced and adjacent to a POX reactor which is the Mixture of fuel and oxidant that make up the mixing tank leaves, partially burned. The first inlet includes a plate with a variety of pipes extending from this and through wel the fuel and the oxidizing agent. The pipes extend itself in the mixing container, so fuel (or oxidizing agent) un downstream of the second inlet and near the outlet of the Be discharge, so that the fuel is not in contact with the oxidant comes until the gaseous fuel (or that Oxidant) emerges from the pipes, causing the fuel the oxidant in the gaseous state just before the transition into the POX reactor (e.g. into the catalyst reaction bed of a catalytic POX reactor) is mixed.

Es ist auch ein Verfahren beschrieben, um Brennstoff und ein Oxidati­ onsmittel in einem Behälter zur Lieferung an einen POX-Reaktor zu mi­ schen, das umfasst, dass gasförmiger Brennstoff und gasförmiges Oxida­ tionsmittel in dem Behälter dadurch gemischt werden, dass Brennstoff oder Oxidationsmittel durch einen ersten Einlass des Behälters geführt wird; Oxidationsmittel oder Brennstoff durch einen zweiten Einlass des Behälters geführt wird, wobei die Einlässe voneinander und von einem Auslass, der in der Nähe eines POX-Reaktors angeordnet ist, beabstandet sind, der die Mischung aus Brennstoff und Oxidationsmittel, die den Mischbehälter verlässt, teilweise verbrennt; wobei der erste Einlass aus einer Platte mit einer Vielzahl von Rohren besteht, die sich von dieser erstrecken und durch welche der Brennstoff oder das Oxidationsmittel geführt wird; und wobei sich die Rohre in den Mischbehälter in die Nähe des Auslasses des Behälters erstrecken und ihr Gas unterstromig der Austragspunkte des zweiten Einlasses austragen, so dass der Brennstoff solange nicht in Kontakt mit dem Oxidationsmittel kommt, bis der gas­ förmige Brennstoff oder das Oxidationsmittel aus den Rohren austritt, wodurch der Brennstoff mit dem Oxidationsmittel in dem gasförmigen Zustand, kurz bevor die Mischung aus Kraftstoff und Oxidationsmittel durch den Auslass in dem POX-Reaktor gelangt, gemischt wird.A method is also described to make fuel and an oxidati onsmittel in a container for delivery to a POX reactor to mi that includes gaseous fuel and gaseous oxide be mixed in the container in that fuel or oxidant passed through a first inlet of the container becomes; Oxidizer or fuel through a second inlet of the Container is guided, the inlets from each other and from one Outlet, which is arranged in the vicinity of a POX reactor, spaced are the mixture of fuel and oxidant that the Mixing container leaves, partially burned; with the first inlet off  a plate with a multitude of tubes consisting of this extend and through which the fuel or oxidant to be led; and with the pipes in the mixing tank nearby extend the outlet of the container and their gas downstream of the Discharge the discharge points of the second inlet so that the fuel as long as it does not come into contact with the oxidizing agent until the gas shaped fuel or the oxidant escapes from the pipes, whereby the fuel with the oxidant in the gaseous State just before the fuel and oxidant mixture passes through the outlet in the POX reactor, is mixed.

ZEICHNUNGSKURZBESCHREIBUNGDRAWING SUMMARY

Fig. 1 ist eine Vorderansicht des Mischbehälters zur Mischung von gasförmigem Brennstoff und gasförmigem Oxidations­ mittel gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 1 is a front view of the mixing container for mixing gaseous fuel and gaseous oxidizing agent according to the present invention;

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf Fig. 1; Fig. 2 is a top view of Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Seitenschnittansicht von Fig. 1 entlang Linien 3-3; Figure 3 is a side sectional view of Figure 1 along lines 3-3;

Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang Linien 4-4 von Fig. 1; Fig. 4 is a sectional view taken along lines 4-4 of Fig. 1;

Fig. 5 ist eine teilweise geschnittene Ansicht entlang Linien 5-5 von Fig. 4. Fig. 5 is a partially sectioned view taken along lines 5-5 of FIG. 4.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Die vorliegende Erfindung wird angesichts der nun folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen bes­ ser verständlich. In den Zeichnungen sind gleiche Teile mit identischen Bezugszeichen bezeichnet.The present invention will be detailed in view of the following Description with reference to the accompanying drawings bes understandable. In the drawings, the same parts are the same Reference numerals.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Mischung von Brennstoff und einem Oxidationsmittel zum Gebrauch in einem ATR, der Wasserstoff an eine Brennstoffzelle liefert. Die Mischung aus Brennstoff und Oxidationsmittel wird an einen POX-Reaktor in dem ATR zur Verbrennung darin geführt, bevor sich diese oberstromig des POX- Reaktors selbst entzünden kann.The present invention relates to a device for mixing Fuel and an oxidizer for use in an ATR which Delivers hydrogen to a fuel cell. The mixture of fuel and oxidant is sent to a POX reactor in the ATR Combustion in it before it flows upstream of the POX Can ignite the reactor itself.

Bei einem autothermen Reformer müssen die Luft-, Brennstoff- und Dampfströme vor einem Eintritt in den POX-Reaktorabschnitt vollständig gemischt werden. Überdies ist es in Bezug auf den Systemwirkungsgrad erwünscht, diese Ströme vor einer Mischung mit Wärme zu beaufschla­ gen. Jedoch sind bei hohen Temperaturen, die für ATR's typisch sind (etwa 500-600°C), die Selbstentzündungsverzögerungszeiten von Koh­ lenwasserstoff-Brennstoffen relativ kurz (10-100 ms). Wenn eine Selbst­ entzündung stattfindet, bevor die Mischung in den POX-Reaktor eintritt, neigen die Gasphasenreaktionen dazu, unerwünschte Kohlenstoffablage­ rungen (d. h. Ruß) zu bilden, die den POX-Reaktor schädigen. Dies ist insbesondere bei katalytischen POX-Reaktoren schwierig, da der Ruß den Katalysator kontaminiert, was dessen Wirksamkeit verringert und den Druckverlust durch diesen erhöht. Daher ist es erforderlich, den Brenn­ stoff und das Oxidationsmittel so zu mischen, dass sie eine sehr kurze Verweilzeit in dem Mischer aufweisen, wenn sich die Brennstoffzelle, die beliefert wird, bei voller Leistung befindet, so dass die Verweilzeit, die auftritt, wenn sich die Brennstoffzelle bei niedriger Leistung befindet, immer noch nicht die Selbstentzündungsverzögerungszeit überschreitet. Die Verweilzeit in dem Brennstoffprozessor steigt bei niedrigerer Leistung, da die Strömungsraten verringert sind und der Druck nahezu konstant ist.In an autothermal reformer, the air, fuel and Steam flows completely before entering the POX reactor section be mixed. Moreover, it is in terms of system efficiency desired to apply heat to these streams prior to mixing However, at high temperatures, which are typical for ATR's (about 500-600 ° C), the self-ignition delay times of Koh Hydrogen fuels relatively short (10-100 ms). If a self ignition occurs before the mixture enters the POX reactor, The gas phase reactions tend to deposit unwanted carbon stanchions (i.e., soot) that damage the POX reactor. This is especially difficult with catalytic POX reactors, because the soot Contaminated catalyst, which reduces its effectiveness and the Pressure loss increased by this. Therefore, it is necessary to burn Mix the substance and the oxidizing agent so that they are very short Have residence time in the mixer when the fuel cell, the  is located at full power, so the dwell time occurs when the fuel cell is at low power, still does not exceed the autoignition delay time. The residence time in the fuel processor increases with lower power, since the flow rates are reduced and the pressure is almost constant is.

Das gewünschte Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verteilte Einführung von entweder dem Brennstoff oder dem Oxidations­ mittel unterstromig einer Verteilungsplatte zur Verteilung des anderen von Brennstoff oder Oxidationsmittel vorzusehen und damit sicherzustellen, dass der gasförmige Brennstoff oder das Oxidationsmittel nicht in eine Rezirkulationszone in dem Mischbehälter eingeführt wird; was die Ver­ weilzeit darin erhöhen und dadurch zu einer Selbstentzündung führen würde. Die Aufgabe ist es, ein Mischen des Brennstoffes und des Oxidati­ onsmittels zu optimieren, während gleichzeitig die Gesamtverweilzeit, die die Mischung in dem Mischbehälter aufweist, verringert wird.The desired feature of the present invention is a distributed introduction of either the fuel or the oxidation medium downstream of one distribution plate to distribute the other of Provide fuel or oxidizing agent and thereby ensure that the gaseous fuel or oxidant is not in a Recirculation zone is introduced into the mixing container; what the ver increase in time and thereby lead to self-ignition would. The task is to mix the fuel and the oxidati onsmittel optimize, while at the same time the total residence time the mixture in the mixing container is reduced.

In Fig. 1 ist der Mischbehälter 10 zur Mischung von Brennstoff und Oxi­ dationsmittel zur Verwendung in einem ATR 12 unterstromig des Behäl­ ters 10 gezeigt. Brennstoff wird in den Behälter 20 über ein Einlassrohr 14 eingeführt. Das Einlassrohr 14 weist eine Serie von Öffnungen 18 in seinem Umfang auf, die eine Verteilung des gasförmigen Brennstoffes über eine Kammer 20 erleichtern, die durch eine Endkappe 22 des Mischbehäl­ ters 10 definiert ist. Der gasförmige Brennstoff gelangt von der Kammer 20 durch eine Vielzahl von Rohren 24, die über eine erste Verteilungsplatte 26 beabstandet sind, die die Kammer 20 definiert, und tritt durch Öffnun­ gen 30 an ihren distalen Enden aus, die im wesentlichen in dem Innen­ raum der Mischkammer 32 angeordnet sind. Das Einlassrohr 14 weist einen damit in Verbindung stehenden Druckanschluss 15 auf. Die Misch­ kammer 32 weist ähnlicherweise einen zugehörigen Druckanschluss 34 auf.In Fig. 1, the mixing container 10 for mixing fuel and oxi dationsmittel for use in an ATR 12 downstream of the container ters 10 is shown. Fuel is introduced into the canister 20 via an inlet pipe 14 . The inlet pipe 14 has a series of openings 18 in its periphery that facilitate distribution of the gaseous fuel through a chamber 20 defined by an end cap 22 of the mixing container 10 . The gaseous fuel passes from the chamber 20 through a plurality of tubes 24 spaced by a first distribution plate 26 which defines the chamber 20 and exits through openings 30 at its distal ends which are substantially in the interior of the Mixing chamber 32 are arranged. The inlet pipe 14 has a pressure connection 15 connected to it. The mixing chamber 32 similarly has an associated pressure connection 34 .

Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden Dampf und Luft in den Einlass 40 eingeführt und treten tangential über das Rohr 46 in das kreisringförmige (torische) Verteilermittel 42 ein. Die Luft wird mit Dampf in einer ersten ringförmigen Kammer 41 des Verteilers 42 gemischt und gelangt durch eine poröse (d. h. gesinterte) Metalltrennwand 48, die in dem Innenraum des Verteilers 42 positioniert ist und den Verteiler 42 in erste und zweite Kammern 41 und 43 trennt. Die poröse Platte weist eine durchschnittliche Porengröße von etwa 100 Mikrometer auf und dient dazu, ein Mischen des Dampfes und der Luft in Kammer 41 zu unterstüt­ zen und die Gasströmung gleichförmig in die Kammer 43 zu verteilen, die durch die Verteilungsplatte 50 definiert ist. Wie in den Fig. 4 und 5 zu sehen ist, weist die Verteilungsplatte 50 eine Vielzahl von Öffnungen 52 auf, deren Durchmesser größer als der der Rohre 24 ist und durch welche die Rohre 24 laufen. Die Mischung aus Dampf und Luft gelangt in die Mischkammer 32 über den ringförmigen Spalt 53, der durch den Außen­ durchmesser der Rohre 24 und den Innendurchmesser der Öffnung 52 definiert ist.In a preferred embodiment, steam and air are introduced into inlet 40 and enter tangentially via tube 46 into toroidal manifold 42 . The air is mixed with steam in a first annular chamber 41 of manifold 42 and passes through a porous (ie sintered) metal partition 48 positioned in the interior of manifold 42 and separating manifold 42 into first and second chambers 41 and 43 . The porous plate has an average pore size of about 100 microns and serves to aid mixing of the steam and air in chamber 41 and to distribute the gas flow uniformly into chamber 43 defined by the distribution plate 50 . As can be seen in FIGS. 4 and 5, the distribution plate 50 has a plurality of openings 52, whose diameter is greater than that of the tubes 24 and through which the tubes 24 pass. The mixture of steam and air enters the mixing chamber 32 via the annular gap 53 , which is defined by the outer diameter of the tubes 24 and the inner diameter of the opening 52 .

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Mischung des gasför­ migen Brennstoffes und des gasförmigen Oxidationsmittels (bevorzugt Luft und Dampf) an einem Ort 33 zwischen den Enden 30 der Rohre 24 und dem Auslassende 60 des Behälters zu erleichtern und zu verhindern, dass die Mischung aus Oxidationsmittel und Brennstoff zurück in Bereich 62 der Mischkammer 32 rezirkuliert. Diesbezüglich kann eine imaginäre Linie an dem Boden der Einlassrohrleitung 46, nämlich bei Bezugszeichen 47 gezogen werden. Der obere Abschnitt 62 der Kammer 32 zwischen der imaginären Linie 47 und der zweiten Verteilungsplatte 50 ist eine Hoch­ temperaturrezirkulationszone, in der Turbulenzen und Wirbelströme vorherrschen, die die Verweilzeit von darin eingeschlossenen Gasen ver­ längern können. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, gasförmi­ gen Brennstoff, der die Enden 30 der Rohre 24 verlässt, daran zu hindern, in die Rezirkulationszone einzutreten, diesen in dem Bereich zwischen den Rohrenden 30 und dem Behälterauslass 60 vollständig mit dem Oxidati­ onsmittel zu mischen und diese alle zu veranlassen, sich in Richtung des Katalysatorbettes 61 des POX-Reaktors 12 zu bewegen.The object of the present invention is to facilitate the mixing of the gaseous fuel and the gaseous oxidizing agent (preferably air and steam) at a location 33 between the ends 30 of the tubes 24 and the outlet end 60 of the container and to prevent the mixture of oxidant and fuel are recirculated back to area 62 of mixing chamber 32 . In this regard, an imaginary line can be drawn at the bottom of the inlet pipe 46 , namely at reference number 47 . The upper portion 62 of the chamber 32 between the imaginary line 47 and the second distribution plate 50 is a high temperature recirculation zone in which turbulence and eddy currents prevail, which can prolong the residence time of gases trapped therein. The object of the present invention is to gasförmi gen fuel of the tubes 24 leaves the ends 30, to prevent from entering into the recirculation zone, this in the region between the tube ends 30 and 60 completely to mix the container outlet onsmittel with the Oxidati and to cause them all to move towards the catalyst bed 61 of the POX reactor 12 .

Um eine schnelle Mischung zu erreichen, ohne dass die Mischung aus Oxidationsmittel und Brennstoff in den Rezirkulationsbereich bewegt werden muss, wird der Brennstoff in die Luft-Dampf-Strömung durch eine große Anzahl (in der Größenordnung von 100) von Brennstoffrohren 24 mit kleinem Durchmesser (siehe Fig. 4 und 5) verteilt. Eine Verteilung des Brennstoffes in den Luft-Dampf-Strom über eine große Anzahl von Ein­ führpunkten stellt eine gleichförmige Mischung in der Nähe (d. h. inner­ halb einer kurzen unterstromigen Distanz von) der Rohrenden sicher. Je kleiner der Abstand zwischen diesen Einführpunkten ist, umso weniger unterstromige Distanz ist erforderlich, um eine gleichförmige Mischung zu erreichen. Diesbezüglich ist die unterstromige Distanz, die zum Mischen erforderlich ist, proportional zu dem Abstand zwischen den Einspritz­ punkten (d. h. Rohrenden 30). Eine Distanz von etwa dem Sechsfachen des Abstandes der Kraftstoffrohre 24 ist zum Mischen auf Grundlage von Verbreitungsraten mit turbulentem Strahl erwünscht. Um eine kurze Verweilzeit sicherzustellen, müssen brennstoffhaltige Rezirkulationszonen beseitigt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass der Brennstoff an dem Ende 30 von kleinen Brennstoffrohren 24 eingeführt wird und diese Rohr­ enden gut unterstromig der Platte 50 zur Einführung von Luft und Dampf angeordnet sind, um eine Einführung von Brennstoff in die Rezirkulati­ onszonen in Verbindung mit dieser Platte zu vermeiden. Diese Rezirkulati­ onszonen erstrecken sich zu einer unterstromigen Distanz von in etwa dem 2,5fachen des Raumes zwischen den Löchern 52 in der Platte 50 zur Einführung von Luft und Dampf. Die Brennstoffrohre 24 sollten nicht übermäßig lang sein (gerade lang genug, um sich an dem Ende der Rezir­ kulationszonen von der Einführplatte 50 vorbeizuerstrecken), so dass der Brennstoff durch Leitung durch die Brennstoffrohre 24 von der heißen Luft- und Dampfströmung nicht erwärmt wird. Übermäßige Wärme des Brennstoffes (bis etwa 600°C) könnte zu einer unerwünschten Zersetzung des Brennstoffes führen.In order to achieve rapid mixing without having to move the oxidant and fuel mixture into the recirculation area, the fuel is fed into the air-steam flow through a large number (of the order of 100) of small diameter fuel tubes 24 ( see Figs. 4 and 5) distributed. A distribution of the fuel in the air-steam flow over a large number of insertion points ensures a uniform mixture near (ie within a short downstream distance from) the pipe ends. The smaller the distance between these insertion points, the less downstream distance is required to achieve a uniform mixture. In this regard, the downstream flow distance required for mixing is proportional to the distance between the injection points (ie pipe ends 30 ). A distance of about six times the distance of the fuel pipes 24 is desirable for mixing based on turbulent jet spread rates. In order to ensure a short dwell time, fuel-containing recirculation zones must be eliminated. This is achieved by introducing the fuel at the end 30 of small fuel tubes 24 and these tubes ending well downstream of the air and steam introduction plate 50 to introduce fuel into the recirculation zones associated with this plate to avoid. These recirculation zones extend to a downstream distance of approximately 2.5 times the space between the holes 52 in the plate 50 for the introduction of air and steam. The fuel pipes 24 should not be excessively long (just long enough to extend past the end of the recirculation zones from the insertion plate 50 ) so that the fuel is not heated by the hot air and steam flow through conduction through the fuel pipes 24 . Excessive heat of the fuel (up to about 600 ° C) could lead to undesired decomposition of the fuel.

Alternativ dazu kann die Mischung dadurch ausgeführt werden, dass (1) Brennstoff und Dampf durch die Rohre 24 (und Luft durch die Platte 50) eingeführt werden, oder (2) Luft durch die Rohre 24 (und Brennstoff und Dampf durch die Platte 50) eingeführt werden, oder (3) Luft und Dampf durch die Rohre 24 (und Brennstoff durch die Platte 50) eingeführt wer­ den.Alternatively, the mixing can be accomplished by introducing ( 1 ) fuel and steam through tubes 24 (and air through plate 50 ), or ( 2 ) air through tubes 24 (and fuel and steam through plate 50 ) are introduced, or ( 3 ) air and steam through tubes 24 (and fuel through plate 50 ) are introduced.

Die Größe der Rohre 24 kann breit variieren abhängig von der Strömung des Oxidationsmittels und des Brennstoffes, wie auch des gewünschten Mischumfangs. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass die Rohre 24 einen Außendurchmesser von in etwa 0,0625 Inch (etwa 0,15875 cm) mit einer Wanddicke von 16 mil (etwa 0,04064 cm) aufweisen. Mit derart bemessenen Rohren 24 besitzen die Öffnungen 52 bevorzugt einen Durchmesser von etwa 0,154 Inch (etwa 0,39116 cm), um einen ringför­ migen Spalt 53 mit einer Querschnittsfläche von etwa 0,0156 Sq.in (etwa 0,100645 cm2) vorzusehen. Die Größe der Komponenten kann, wie ge­ zeigt, und allgemein als eine Funktion der Strömungsraten der betreffen­ den Ströme erheblich variieren. Der gasförmige Brennstoff macht im allgemeinen zwischen etwa 10 bis 40% der gesamten gasförmigen Mi­ schung des Brennstoffes und des Oxidationsmittel aus. Bevorzugt sind etwa 25% der Mischung Brennstoff.The size of the tubes 24 can vary widely depending on the flow of the oxidant and the fuel, as well as the desired amount of mixing. It has been found advantageous that the tubes 24 have an outer diameter of approximately 0.0625 inches (approximately 0.15875 cm) with a wall thickness of 16 mils (approximately 0.04064 cm). With such sized tubes 24 , the openings 52 preferably have a diameter of about 0.154 inches (about 0.39116 cm) to provide an annular gap 53 with a cross-sectional area of about 0.0156 Sq.in (about 0.100645 cm 2 ) , The size of the components, as shown, and generally as a function of the flow rates of the flows concerned, can vary significantly. The gaseous fuel generally makes up between about 10 to 40% of the total gaseous mixture of the fuel and the oxidant. About 25% of the mixture is preferably fuel.

Zusammenfassend ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Mischen von Brennstoff und einem Oxidationsmittel zum Gebrauch in einem auto­ thermen Reformer vorgesehen, der Wasserstoff an eine Brennstoffzelle liefert. Die Vorrichtung umfasst einen Mischbehälter, einen ersten Einlass zu dem Mischbehälter zur Bewegung eines gasförmigen Brennstoffes oder Oxidationsmittels durch diesen, einen zweiten Einlass zur Bewegung eines gasförmigen Brennstoffes oder Oxidationsmittels durch diesen und einen Auslass von dem Behälter benachbart des autothermen Reformers. Die Austragsenden der Einlässe sind voneinander und von dem Auslass beab­ standet, der in der Nähe eines POX-Reaktors vorgesehen ist, der die Mischung aus Brennstoff und Oxidationsmittel, die den Mischbehälter verlässt, verbrennt. Der erste Einlass besteht aus einer Platte mit einer Vielzahl von Rohren, die sich davon erstrecken und durch welche der Brennstoff oder das Oxidationsmittel läuft. Die Rohre erstrecken sich in den Mischbehälter und in Richtung des Auslasses des Behälters, so dass der Brennstoff solange nicht in Kontakt mit dem Oxidationsmittel kommt, bis der gasförmige Brennstoff oder das Oxidationsmittel von den Enden der Rohre ausgetragen wird, wodurch der Brennstoff mit dem Oxidati­ onsmittel in dem gasförmigen Zustand vor einem Leiten zu dem POX- Reaktor gemischt wird.In summary, there is an apparatus and method for mixing of fuel and an oxidizer for use in an automobile Thermal reformers provided the hydrogen to a fuel cell supplies. The device comprises a mixing container, a first inlet to the mixing tank for moving a gaseous fuel or Oxidant through this, a second inlet for moving one gaseous fuel or oxidant through this and one Outlet from the container adjacent to the autothermal reformer. The Discharge ends of the inlets are spaced apart from one another and from the outlet stands, which is provided in the vicinity of a POX reactor, the Mixture of fuel and oxidant that make up the mixing tank leaves, burns. The first inlet consists of a plate with a Variety of tubes extending therefrom and through which the Fuel or the oxidant is running. The tubes extend in the mixing container and towards the outlet of the container so that the fuel does not come into contact with the oxidizing agent, until the gaseous fuel or oxidizer from the ends of the pipes is discharged, which means the fuel with the Oxidati  agent in the gaseous state before being directed to the POX Reactor is mixed.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Mischung von gasförmigem Brennstoff und einem Oxidationsmittel zur Lieferung an einen autothermen Reformer, mit:
einem Mischbehälter zum Mischen des Brennstoffes und des gas­ förmigen Oxidationsmittels;
ersten und zweiten Einlässen zu dem Behälter, um den Brennstoff und das Oxidationsmittel durch diese bewegen, wobei die ersten und zweiten Einlässe Austragsenden aufweisen, die voneinander in der Strömungsrichtung durch den Behälter beab­ standet sind; und
einem Auslass von dem Behälter, der von den Einlässen beabstan­ det und benachbart eines Partialoxidationsreaktors (POX-Reaktor) angeordnet ist, der die Mischung aus Brennstoff und Oxidationsmit­ tel, die den Mischbehälter verlässt, verbrennt;
wobei der erste Einlass eine Vielzahl von Rohren umfasst, von denen jedes ein Austragsende aufweist, durch welches der Brennstoff oder das Oxidationsmittel strömt, und sich in den Mischbehälter und in Richtung des Auslasses erstreckt, so dass die Austragsenden der Rohre unterstromig des Austragsendes des zweiten Einlasses ange­ ordnet sind, um den Brennstoff und das Oxidationsmittel ausrei­ chend nahe bei dem POX-Reaktor zu mischen und damit eine vor­ zeitige Verbrennung der Mischung aus Brennstoff und Oxidationsmittel in dem Behälter auszuschließen.
1. Device for mixing gaseous fuel and an oxidizing agent for delivery to an autothermal reformer, comprising:
a mixing container for mixing the fuel and the gaseous oxidizing agent;
first and second inlets to the container for moving the fuel and oxidant therethrough, the first and second inlets having discharge ends spaced apart in the flow direction through the container; and
an outlet from the container spaced from the inlets and located adjacent a partial oxidation reactor (POX reactor) that burns the fuel and oxidant mixture exiting the mixing container;
the first inlet comprising a plurality of tubes, each having a discharge end through which the fuel or oxidant flows, and extending into the mixing container and toward the outlet so that the discharge ends of the tubes downstream of the discharge end of the second inlet are arranged to mix the fuel and the oxidizing agent sufficiently close to the POX reactor and thus preclude premature combustion of the mixture of fuel and oxidizing agent in the container.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Einlass so ausgebildet ist, um Brennstoff durch diesen zu leiten.2. Device according to claim 1, wherein the first inlet is configured to pass fuel to manage this. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Einlass eine Platte mit einer Vielzahl von Öffnun­ gen umfasst, durch welche sich die Rohre erstrecken.3. Device according to claim 1, the second inlet being a plate with a plurality of openings gene includes, through which the tubes extend. 4. Behälter nach Anspruch 3, wobei der zweite Einlass so ausgebildet ist, um das Oxidationsmittel durch diesen zu leiten.4. Container according to claim 3, the second inlet being configured to contain the oxidant to guide through this. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Einlass durch eine poröse Trennwand in erste und zweite Kammern unterteilt ist.5. The device according to claim 1, the second inlet through a porous partition into the first and second chambers is divided. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Einlass so ausgebildet ist, um Dampf durch diesen zu leiten.6. The device according to claim 1, the second inlet being configured to pass steam therethrough to lead. 7. Verfahren zur Lieferung einer Mischung aus Brennstoff und Luft an einen autothermen Reformer, der Wasserstoff an eine Brennstoffzel­ le liefert, mit den Schritten, dass:
  • a) eines von entweder Brennstoff oder Luft in einen Mischbehäl­ ter an einem ersten Ort zugeführt wird;
  • b) das andere von Brennstoff oder Luft in den einen Brennstoff oder Luft in dem Mischbehälter an einer Vielzahl von Stellen eingeführt wird, die unterstromig des ersten Ortes angeordnet sind, um so eine im wesentlichen gleichförmige Mischung aus Brennstoff und Luft benachbart des autothermen Reformers zu bilden, wobei die Vielzahl von Stellen in einer ausreichen­ den Anzahl vorhanden ist, um die Mischung in der unmittel­ baren Nähe der Stellen zu bilden, und ausreichend von dem ersten Ort entfernt ist, um so eine Rezirkulation der Mischung oberstromig der Stellen im wesentlichen auszuschließen; und
  • c) die Mischung von dem Mischbehälter in den autothermen Re­ former ausgetragen wird;
wobei eine vorzeitige Verbrennung der Mischung in dem Mischbe­ hälter oberstromig des autothermen Reformers abgewendet wird.
7. A method of delivering a mixture of fuel and air to an autothermal reformer that delivers hydrogen to a fuel cell, comprising the steps of:
  • a) one of either fuel or air is fed into a mixing container at a first location;
  • b) the other of fuel or air is introduced into the one fuel or air in the mixing vessel at a plurality of locations located downstream of the first location so as to form a substantially uniform mixture of fuel and air adjacent to the autothermal reformer , the plurality of sites being in a sufficient number to form the mixture in the immediate vicinity of the sites and being sufficiently distant from the first location so as to substantially preclude recirculation of the mixture upstream of the sites; and
  • c) the mixture is discharged from the mixing container into the autothermal reformer;
wherein premature combustion of the mixture in the mixing container upstream of the autothermal reformer is averted.
8. Verfahren zur Lieferung einer Mischung aus Brennstoff und Luft an einen autothermen Reformer, der Wasserstoff an eine Brennstoffzel­ le liefert, mit den Schritten, dass:
  • a) Dampf mit einem von entweder Luft oder Brennstoff gemischt wird, um eine erste im wesentlichen gleichförmige Mischung zu bilden,
  • b) die erste Mischung in einen Mischbehälter an einem ersten Ort zugeführt wird;
  • c) das andere von Brennstoff oder Luft in die erste Mischung in dem Mischbehälter an einer Vielzahl von Stellen eingeführt wird, die unterstromig des ersten Ortes angeordnet sind, um so eine zweite im wesentlichen gleichförmige Mischung aus Brennstoff, Dampf und Luft benachbart des autothermen Re­ formers zu bilden, wobei die Vielzahl von Stellen in einer aus­ reichenden Anzahl vorhanden ist, um die zweite Mischung in der unmittelbaren Nähe der Stellen zu bilden, und ausrei­ chend von dem ersten Ort entfernt ist, um so eine Rezirkulati­ on der zweiten Mischung oberstromig der Stellen im wesentli­ chen auszuschließen; und
  • d) die zweite Mischung von dem Mischbehälter in den autother­ men Reformer ausgetragen wird;
wobei eine vorzeitige Verbrennung der zweiten Mischung in dem Mischbehälter oberstromig des autothermen Reformers abgewendet wird.
8. A method of delivering a mixture of fuel and air to an autothermal reformer that delivers hydrogen to a fuel cell, comprising the steps of:
  • a) mixing steam with one of either air or fuel to form a first substantially uniform mixture,
  • b) the first mixture is fed into a mixing container at a first location;
  • c) the other of fuel or air is introduced into the first mixture in the mixing vessel at a plurality of locations located downstream of the first location so as to form a second substantially uniform mixture of fuel, steam and air adjacent the autothermal reformer to form, the plurality of sites being present in a sufficient number to form the second mixture in the immediate vicinity of the sites and being sufficiently distant from the first site so as to recirculate the second mixture upstream of the sites essentially exclude; and
  • d) the second mixture is discharged from the mixing container into the autothermal reformer;
wherein premature combustion of the second mixture in the mixing tank upstream of the autothermal reformer is averted.
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